Titre original :

Examining the neuroprotective and neuro-restorative efficacy of heat-treated human platelet pellet lysate in traumatic brain injury models

Titre traduit :

Évaluation de l'efficacité neuroprotectrice et neuro-restauratrice du lysat de plaquettes humaines chauffe dans des modèles de lésions traumatiques cérébrales

Mots-clés en français :
  • Traumatisme cranien
  • Neurorestoration
  • Lysat plaquetaire
  • Neuroprotecteur

  • Crâne -- Lésions et blessures
  • Plaquettes sanguines
  • Neuroprotection
  • Plaquettes
Mots-clés en anglais :
  • Traumatic brain injury
  • Platelet lysate
  • Neurorestoration
  • Neuroprotection

  • Langue : Anglais
  • Discipline : Neurosciences
  • Identifiant : 2021LILUS001
  • Type de thèse : Doctorat
  • Date de soutenance : 11-01-2021

Résumé en langue originale

Les lésions cérébrales traumatiques (LCT) restent un défi de santé publique de nos jours car celles-ci touchent plus de cinquante millions de personnes dans le monde par an. Leur prise en charge nécessite généralement des soins de longue durée et ceci engendre malheureusement des dépenses financières importantes estimées à plus de 400 millions de dollars US par an. Les LCT font partie des plus complexes traumatismes affectant le cerveau humain. Dans les cas chroniques par exemple, l’une des complications des LCT est la persistance de la neuroinflammation qui conduit inévitablement à une dégénérescence neuronale et à un déficit cognitif. Malheureusement, les stratégies d'intervention se heurtent encore à plusieurs obstacles malgré les progrès technologiques actuels. Des efforts sont faits pour arrêter ce « tueur silencieux », mais jusqu'à nos jours, aucune stratégie ne s’est avérée efficace contre les perturbations physiologiques à long terme des LCT.De nos jours, il apparaît de plus en plus clairement que le lysat plaquettaire contient une pléthore de molécules actives pouvant exercer des activités neuroprotectrices. Ce produit neuroprotecteur naturel pourrait donc être bénéfique dans le traitement des maladies neurodégénératives comme l’ont montré des études antérieures avec des modèles expérimentaux d’accidents vasculaires cérébraux, de sclérose latérale amyotrophique et de la maladie de Parkinson.Nous avons émis l'hypothèse que l’injection de ce lysat plaquettaire dans une zone lésée du cerveau favoriserait la cicatrisation et réduirait la mort neuronale.Notre projet avait donc pour but de développer une approche innovante pour le traitement de la lésion traumatique cérébrale. Nous visions à donner la preuve du concept de l'intérêt d’utiliser le lysat chauffé de plaquettes humaines (HPPL) comme agent neuroprotecteur.Du HPPL a été préparé à partir de concentrés plaquettaires non viro-inactivés et viro-inactivés selon une procédure préalablement établie. L’impact sur la viabilité des cellules, l’absence d’activité pro-inflammatoire, le potentiel de stimuler la cicatrisation du HPPL ont été évalué à l'aide de modèles cellulaires pertinents. L’activité d’inhibition de la ferroptose par le HPPL a été aussi investiguée en utilisant des cellules de LUHMES et des cultures primaires de neurones. En fin, des modèles de LCT de souris ont été utilisés pour évaluer le potentiel « neuro-restaurateur » du HPPL. Nous avons ciblé ici son impact sur la fonction motrice, la neuroinflammation, le stress oxydatif et la perte synaptique. Des tests de comportement, d'expression de gènes, d’histologie, d'ELISA, de Western blot et d’analyse protéomique ont été utilisés au cours de cette étude.L'étude in vitro a révélé que les HPPL contiennent une pléthore de molécules bioactives qui sont non-toxiques pour les cellules, ni n’induisent de stress aux cellules traitées. Bien plus, les HPPL n'ont pas exercé d’impact négatif sur l'expression des protéines synaptiques et neuronales, et ont conservé leur potentiel « anti-ferroptose ». L'administration du HPPL à des souris ayant des LCT, a amélioré leur fonction motrice, atténué l'inflammation et le stress oxydatif et réduit la perte synaptique.En résume, le HPPL/I-HPPL possède une activité neuroprotectrice révélée à travers les essais in vitro. In vivo, il a réussi à inverser le déficit moteur, moduler l’activation des cellules gliales et le stress oxydatif provoqués par la LCT induite aux souris.

Résumé traduit

Traumatic brain injury (TBI) remains a global health challenge nowadays, impacting over 50 million people per year globally. This situation is partly linked to the fact that TBI is among the central nervous system disorders whose management mostly requires long-term care. It incurs a substantial economic burden to health systems and costing the global economy more than 400 million dollars. In either high, middle, or low-income countries, TBI is associated with significant economic and societal changes that deserve attention. The disease is described as one of the most complexes, inducing some disproportionate effects between the countries. Unfortunately, the intervention strategies are still facing several limitations at the global level despite all the health sciences’ progress. These obstacles are the surge of neuroinflammation, leading to progressive neuronal degeneration and cognitive deficit. Efforts are made to stop this “silent killer”, but there is a failure to manage the long-term burden of TBI efficiently until now.Nowadays, there is growing evidence that platelet lysates are full of bioactive compounds, and they could constitute a powerful natural neuroprotective agent. Few studies have already shown their therapeutic potential in stroke, amyotrophic lateral sclerosis, and Parkinson's disease. Thus, we hypothesized that the delivery of human platelet lysate at an injured area in the brain could provide a suitable environment for recovery.The current project is intending to develop an innovative approach for the treatment of TBI. We aim to give the proof-of-concept of the interest of using heat-treated human platelet pellet lysate (HPPL) as a neuroprotective agent in TBI using experimental models.We used cells and animal models of TBI to achieve our goal. We first prepared HPPL from non-pathogen-reduced platelet concentrates (PCs) and pathogen-inactivated PCs (I-HPPL) according to a previously established procedure. We evaluated their safety and functionality using cell models relevant to TBI, including viability assays, wound healing, anti-inflammatory activity, protein expressions, and anti-ferroptosis effect. The safety assessment of the platelet biomaterial was done using neuronal and endothelial cells and its neuroprotective potential with primary neurons, dopaminergic cells line and, a ferroptosis inducer.Mouse TBI models were used to assess the therapeutic potential of HPPL. We targeted it impact on motor function, neuroinflammation, oxidative stress, and synaptic loss. Behavior tests, gene expression, fluorescent staining, ELISA, Western blot, and proteomics have been used during the investigation. The in vitro experiment performed to investigate the platelet lysate’s safety demonstrated clearly that HPPL/I-HPPL contain bioactive molecules and did not affect cell’s viability or induced stress. Moreover, HPPL and I-HPPL did not affect synaptic and neuronal protein expression and revealed anti-ferroptosis potential. This finding leads to further investigation of HPPL's beneficial effect in vivo. HPPL administration to TBI mice improved their motor function, mitigated the inflammation and oxidative stress. HPPL also decreased the synaptic proteins lost.HPPL is safe and exerted neuroprotective activity in vitro. It successfully reversed the motor deficit, inflammation, and stress triggered by brain injury in mice.

  • Directeur(s) de thèse : Blum, David - Burnouf, Thierry
  • Président de jury : Buée, Luc
  • Membre(s) de jury : Blum, David - Burnouf, Thierry - Buée, Luc - Brouillet, Emmanuel - Humbert, Sandrine - Hu, Chaur-Jong - Lopes, Luisa - Chou, Szu-Yi - Peng, Chih Wei - Devos, David
  • Rapporteur(s) : Brouillet, Emmanuel - Humbert, Sandrine
  • Laboratoire : Lille Neurosciences & Cognition - U 1172
  • École doctorale : École doctorale Biologie-Santé (Lille)

AUTEUR

  • Nebie, Ouada
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